UPS使用说明书word可编辑

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1、POWSYS UPS 的使用和维护（供用户参考）工程部 马建民1. UPS基本原理 UPS电源实质个是一个交流-直流-交流的过程。它先把输入的交流电通过由三相可控硅组成的全桥整流为脉动的直流，经滤波电容的滤波后，成为稳定的直流电。直流电电压分别为145V、270V、432V三类，分别适应不同用户的要求。然后，UPS再把直流电进行变换，使之成为稳频、稳压的交流电。这种方式为在线式，我公司生产的UPS均是在线式。按行业区分，UPS分为电力类及商业类。电力类直流电压多为270V（适应230V直流屏），少数为145V（适应110 V直流屏），输出均为单相；商业类直流电压一般为432V（与32节电池相配

2、），输出为三相。下图为UPS的工作原理框图当主路外电消失时，电池开始放电，UPS依靠电池的能量，继续工作，输出逆变后的电压。 当电池电压低于阈值电压或逆变部分损坏时，UPS转旁路运行，保持供电输出的连续。 维修旁路开关确保能在不断电的情况下，使维修人员对UPS能进行检修。2整流原理 POWSYS UPS 全部采用三相整流电路，除一小部分小功率机（10KVA以内）采用三相半波外，绝大多数均为三相全波可控硅整流。通过改变可控硅的导通角，实现对直流电压的控制，使其具有较高的稳定性。一般情况下，直流电压的变化在5V以内。商业类全部采用432V直流电压，滤波电容上外接32块电池，每节电池的浮充电压恰为1

3、3.5V。电力类多数为270V直流电压，与230V的直流屏接口，由于接有反向二极管，只允许直流屏的电池放电，禁止向电池充电。3. 逆变原理采用IGBT大功率模块，该模块输入采用场效应管，输出采用三极管。这是因为场效应管输入阻抗高，开关损耗小，所以用在输入端不仅使推动电流极大地减小，而且驱动损耗也相应下降；然而，场效应管功率不能做得很大，三极管容易实现大功率，故输出采用三极管。这种场效应管与三极管的双生子，被称之为IGBT。目前，国际上大功率UPS的逆变电路全部采用IGBT模块。一只模块一般集成两只IGBT，所以，输出为一路的UPS要两只IGBT模块，输出是三路的要六只模块。这六只IGBT当左上

4、与右下导通（右上与左下截止）时，流过变压器原边的电流为上正下负；反之，流过变压器原边的电流为下正上负；当四只IGBT均不导通时，变压器内无电流通过。改变IGBT控制极的电位就改变了IGBT的状态，于是，在变压器的原边就得到下图所示的方波。根据变压器的变换原理，在变压器的副边就得到与原边相同的方波。这种方波的宽度在变化是控制电路依照正弦波能量分布换算来的。由于变压器副边接有滤波电容，由于电容两端的电压不能突变，所以，变压器副边实际波形为正弦波。这种方式称为正弦波脉宽调整方式，即正弦波PWM方式。 4同步： 同步是指UPS逆变输出电压的频率与相位旁路电源的频率与相位一致。其目的在于当逆变器损坏时，

5、UPS输出由逆变电压切换到旁路电压时，输出电压的频率与相位不会有较大的变化，以保持负载不会受任何影响。否则，当逆变电压与旁路电压之间存在较大相位差时，输出电源会产生较大的缺口，将很可能造成服务器的重启。下图为逆变电压与旁路电压同步时，在切换瞬间的输出波形。 下图为逆变电压与旁路电压不同步时，在切换瞬间的输出波形。 从图中可明显见到，在逆变电压与旁路电压同步时，如遇紧急情况，UPS切换到旁路电压，输出电压仍然是平滑的交流电。而在逆变电压与旁路电压不同步时，切换后输出的电压将会有很大的阶跃，这将会影响到负载的正常运行。5. 逆变输出和旁路输出的切换原理1） UPS 出现异常时, 如逆变器损坏,散热

6、片温度太高等 转旁路运行。2）转旁路运行时,逆变交流接触器关断后，旁路交流接触器才能吸合，由于两个交流接触器有时差,这会使输出电源有较大的缺口,会造成计算机重启或数据丢失。静态开关是将一对反向并联的快速可控硅连接起来，作为UPS电源在执行市电旁路供电与逆变器供电切换操作时的转换元件。由于可控硅的接通时间要远小于交流接触器的动作时间，利用静态开关，便可实现对负载进行转换时间为零的不间断供电。3）逆变关断的同时,可控硅SCR(静态开关)先于旁路交流接触器的导通,保证了供电的连续性。在正常情况下，UPS输出波形的相位、频率要和旁路电压保持一致，以便在向旁路切换时保持输出电压的平滑。当CPU检测到输出

7、电压与旁路电压一致时，同步灯亮，且同步交流接触器吸合。当不同步时，将会报警。下图示出从逆变向旁路切换的时序 下图示出从旁路向逆变切换时的时序 4）当逆变器的故障解除时，UPS从旁路向逆变切换。静态开关SCR 先于逆变交流接触器导通，保证了供电的连续性。6. 报警1) 主输入电压超限或消失。正常状态下，主输入电压应为176V-264V之间。输入电压超越此范围UPS将报警，并且整流器将不再工作，电池投入运行，UPS仍处于逆变状态。电池耗到阈值电压时UPS停止逆变，将转到旁路输出状态。2) 旁路电压超限或消失。正常状态下，旁路电压应在184V253V之间，超出此范围UPS将报警，并不再跟踪旁路，同时

8、，逆变出现问题时也不再往旁路转换。3) 散热器或变压器过温。超温时，逆变器停止工作，UPS转旁路输出。4) 电池电压低（每200小时自检一次）。电池自检不通过时，BETTERY红灯亮，并报警。但只要电池不低于阈值电压，当交流电消失时，电池仍然工作，UPS仍然处于逆变状态。5) 直流电压故障。如整流器有故障，整流后的电压超出阈值。6) 输出过载。输出达到额定电流1A1.2额定电流时，UPS坚持10分钟后停止逆变，转旁路运行。当超载解除时，UPS自动转回逆变输出。当输出达到1.2额定负载1A1.5 额定负载时，UPS坚持1分钟后停止逆变，转旁路运行。当超载解除时，UPS自动转回逆变输出。7) 电池

9、在向负载供电。8) 不同步。UPS逆变输出电压与旁路电压频率或相位不一致。不同步时，UPS即使逆变出现问题也不向旁路转换，此时UPS将会失电。不同步的原因主要有UPS电路有问题；输入的旁路电压存在严重的干扰，使旁路正弦波电压过零点不清晰，UPS难以判断旁路电压的过零点；UPS接地电路断开等原因。9) 逆变器输出电压异常。指逆变后的电压超出阈值，UPS停止逆变转旁路运行。10) 转旁路（含各种原因，包括人为的原因）。7. 前面板各显示灯的功能BYPASS（绿灯）：旁路工作状态正常时灯绿亮。BATTERY（红灯）：电池自检不通过，表示电池有问题时红灯亮。 CHARGER（绿灯）：外电主回路及直流电

10、压工作状态均正常时绿灯亮。INVERTER（绿灯）：逆变器开始工作时绿灯亮。B/P（红灯）：UPS输出为旁路电压时红灯亮。INV（绿灯）：UPS输出为逆变电压时绿灯亮。OVERLOAD（红灯）：过载时红灯亮。SYNC（绿灯）：同步时绿灯亮。LOAD LEVEL:表示UPS输出负载的大小。其中，最上部为红灯，表示过载，其余6只全部是绿灯，表示负载的大小。上述所有红等均不应该亮，绿等均应该亮8. 前面板按键的功能8.1 方按钮的功能IN：检查输入三相主电压，应为三相，电压范围在176 V264V之间。B/P：检查旁路电压，应为一相或三相，电压范围在184 V253V之间。INV：检查逆变输出电压，

11、应为一相或三相。OUT：检查UPS实际输出电压，应为一相或三相。BATT：检查电池电压（直流电压）。TEMP：检查散热器和输出变压器的温度是否正常。TIME: 设定时间。时间的设定必须在UPS正常运行时才可设定。PREQ：检查UPS和旁路的频率，应分别为50HZ。STAT：检查UPS状态。正常状态下显示UPS OK，出现故障时，分别显示故障的状况。SET：设定参数，只适用于维修人员。LOG：对历史事件的记录和查询。 ？ ：进入帮助模式。8.2 圆按钮的功能UPS ON :启动UPS。UPS OFF：关闭UPS。在正常工作时，要连续按两次才能关机。ALARM OFF ：按一下，可消除报警声，但报

12、警的故障依然存在。BATT TEST ：检查电池，检查时间为一分钟，检查不通过时，BETTERY红灯亮，提示用户检查电池。INV ：按一下，UPS将输出切换至逆变后的电压。B/P ：连续按两下，UPS将输出切换至旁路电压。9. UPS单机的开机与关机9.1 单机开机顺序1）闭合旁路开关，观察UPS自检，通过后显示“UPS OFF”。2）闭合主输入开关。3）按前面板BATT按钮，观察电压在270V（432V）左右。4）闭合电池开关。5）按UPS ON,UPS 稳定后闭合输出开关。9.2 单机关机顺序1） 按UPS OFF关闭UPS。2） 关断电池、主输入、旁路、输出开关。10并机10.1主机与备

13、机之间的关系：主备机之间在硬件上是完全相同的，仅仅是由于通讯插头的不同才产生了主、备机。主机在逆变输出电压的频率和相位上跟踪外电，保持与外电的同步。而备机在输出电压的频率及相位跟踪主机，保持与主机的同步。当主机出现故障退出使用时，备机接替主机，直接跟踪外电，使其逆变输出的电压在频率及相位上保持与外电同步。10.2并机的开机顺序：开机顺序同上，仅是先开启主机，在主机各方面均运行正常后，再开启备机。10.3并机的关机顺序：关机没有顺序。关掉一台（无论主或备机），另一台仍然照常工作。11由正常运行向维修旁路的转换 1连续按B/P键两次，此时，B/P红灯亮，讯响器响。2闭合维修旁路开关。3断开输出开关

14、、直流开关、主交流电开关、电子旁路开关。注意，有的机器上有旁路总开关，该开关不能关断，否则会失电。 12由维修旁路向正常运行状态切换 1在不闭合输出开关的情况下，检查机器运行正常。 2连续按B/P键两次，此时，B/P红灯亮，讯响器响。 3闭合输出开关。 4断开维修旁路开关。5按INV键一下，机器输出逆变电压。观察INV绿灯亮，讯响器不响。13使用中应注意的几件事1) 不要在逆变输出时闭合维修旁路开关。2) 不要在整流器未将直流电压升到额定值时闭合直流开关（电池开关）。3) 有些机型有旁路总输入开关，在正常工作状态与维修旁路之间切换时，应将该开关始终保持闭合状态，否则系统会失电）。4) UPS在

15、旁路输出状态时,不能对旁路的各个部分进行操作,否则系统会失电。即对旁路各个部分的操作一定要在UPS在逆变输出状态下。14. 紧急情况处理1) 如果UPS已经中止了供电，此时应断开所有开关，只将维修开关闭合。（有些机型有旁路总输入开关，应将其闭合，否则系统会供不上电）。2) UPS仍可向外送电，则连续按“B/P”键两次，使UPS输出旁路电压，闭合维修旁路开关，断开主机中其他所有开关。（有些机型有旁路总输入开关，不能将其断开，否则系统会失电）。15. 维护对于向电池充电的UPS应每3个月让电池放电一次。每半年应除尘一次。16. UPS常见故障转旁路运行是最常见的故障：超温：应检查风扇是够停转，停转

16、的应及时更换。过载：观察负载灯的状态，若是过载应对负载进行调整。输入三相电超出范围，使整流器关断，电池耗尽到最低值，外电正常，应检修UPS。整流器损坏，电池耗到最低值，应检修UPS。逆变器损坏，应检修UPS。直流显示值低。附件一 420MA电流环的增量算法420MA电流环在UPS中应用的很多，一般由电源、电压、电流、频率4只模块组成。电源模块将220V交流转变成12V直流，用作其他3只模块工作的电源，而其他3支将输入模拟量转换成增量电流，传给上位机。注意,这个增量电流是指4 m A以外的那一部分。在模块输出的电流量中，4m A为模块的工作电源，是个常量，即是一个不随外界变化的恒定值。420m

17、A之间为欲传递的模拟量，超过20m A将出现溢出。现以电压为例说明增量算法。某电压模块标注250V，表示满量程时（即250V）输出20m A，工作电流为4m A，用20m A减掉工作电流4m A，其增量为16m A。220V时的增量电流为：250：220 16 ：XX = 14（m A）220V时增量电流为14m A，实际输出电流应为16418（m A）。电流、频率模块的算法依此类推。附件二 UPS向维修旁路转换时，为什么必须在旁路输出状态下进行？原因主要有两个：两电源并联时，由于UPS的输出阻抗远大于电网的阻抗，电网中的大部分负载将要由UPS负担，这将大大超出UPS的实际能力。UPS输出电压

18、与市电电压波形不可能完全一致，这样必定要引起向UPS倒灌的环流。环流的发生就相当于在两电源中产生局部短路。当环流超过静态开关和逆变模块所能承受的极限时，就会造成UPS的损坏，同时也会严重破坏市电的质量，如照明灯闪烁，空开烧毁等等。所以，从逆变向维修旁路切换时，必须在旁路状态下进行。附件三 为什么不能在整流器未将直流电压充到额定值时闭合直流开关？原因是滤波电容在未充电时视为短路状态，电池是直流电，其电压大小是不能改变的，因此，此时闭合直流开关必然会产生很大的充电电流，如果直流开关没有迅速跳闸，将有可能将滤波电容冲坏。三相交流整流器可以通过改变可控硅导通角的方法减小充电电流，使滤波电容上的电压逐渐

19、上升，缓慢地达到额定电压值。此时再闭合直流开关就避开了大电流冲击状态。附件四 UPS中蓄电池主要特性和维护GAMA UPS均配有蓄电池，用在外电突然消失时使UPS继续供电，给用户采取应急措施的宝贵时间。1. 蓄电池的特性：蓄电池以放电的安时数作为衡量其自身容量的标准。按行业规定，安时数是指在恒流放电状态下，放电20小时，蓄电池端电压为10.5V时，放电时间与放电电流的乘积。以100AH蓄电池为例，是指以5A电流不变的情况下放电20小时，输出电压为10.5V。特别要注意的是，电池的安时数不能简单地理解为是在任意情况下用放电电流去乘以放电时间得到的乘积，如绝不能以为100AH的电池可以在100A放

20、电电流的状态下放电1小时。具体电池能工作多长时间必须查表得到。 下图给出POWSYS蓄电池的外特性。再有一点，蓄电池以小电流放电时，其放出的安时数大于大电流放电时的安时数。例如powsys电池，以0.05c放电时（即100AH以5A放电电流放电）工作20小时，放电深度为100%；而以1c放电时（即100AH以100A放电电流放电）只能工作30分钟，放电深度为50%；而以3c放电时，放电深度为30%。下面给出放电深度与可循环使用次数之间的关系：放电深度循环使用次数100%20050050%50060030%1200蓄电池不宜长期在深度放电的状态下工作，这样会使其循环次数大打折扣。建议用户选择电池

21、时，应选放电深度在30%50%为宜。2. 蓄电池的维护：a. 蓄电池每23个月必须充放电一次，以达到激活电池的目的，恢复电池原有的容量。b. 避免短路或过度放电。c. 远离热源，当环境温度超过25摄氏度时，每增加10摄氏度电池的寿命减少一半。附件五 UPS对历史事件的查询UPS可记录256个历史事件，其中包括历史上出现的故障和故障修复的状况及时间。由于UPS往往应用在无人值班站，这一功能对技术人员查询UPS运行历史，及对出现的问题进行综合分析颇有帮助。按前面板“LOG”便可进行查询。这256个事件分别对应地址0255，从零开始记录，记录到255后，再发生的事件便占据255号地址，而原先排在25

22、5号地址的事件被自动修改为254，原先置于0号地址的事件被自动清除。每个事件占两个液晶显示窗口，其中窗口1为事件的物理意义，窗口2为故障代码。按向下箭头显示下一地址，直到地址为255的第二个窗口；按向上箭头显示上一窗口，直到地址为0的第一个窗口。地址为0的事件窗口1再往上为地址255的事件窗口2，因此这256个地址是首尾相接的。故障代码为十六进制数，用12位二进制数表述故障的物理意义（1代表故障）：第 0位：过载第 1位：逆变器故障第 2位：旁路电压故障第 3位：整流器故障第 4位：主输入电源故障第 5位：相序不正确第 6位：超温第 7位：电池测试失败第 8位：输出电压超限第 9位：输出为旁路

23、电压第10位：环流超限（仅用于并机）第11位：与从机联络失败（仅用于并机）例1：电池自检不通过，前面板报警灯亮。按“LOG”查到LCD显示当前事件，窗口1显示：Bat Test Fault12/03 13 :15:16第1行显示电池测试失败，第2行显示电池测试的时间。按向下箭头后，显示这一事件的窗口2：Log Var 267Fault : 0080 255第2行显示错误代码0080，这是一个十六进制数，用二进制数表述为：0000 1000 0000（由于只有12位二进制数有意义，最高位十六进制数无意义，所以这里没有用二进制数表示出来）第2行右边255表示这一事件占据的地址为255。由此查故障代

24、码可知，在3月12日13点15分16秒发生故障，故障原因为电池测试失败。例2：主输入三相电消失，UPS转旁路（当时电池未接入）。按“LOG”后，窗口1显示：Shutdown BatLow12/03 09:08:44表示3月12日9点8分44秒由于直流电压低，逆变停止工作。窗口2显示：Log Var 155Fault : 0292 255故障代码为0292,用二进制表述为：0010 1001 0010 其中，左边的0010中的1代表UPS输出为旁路电压；中间的1001中左边的1代表电池测试失败（做测试时由于没有加电池，所以电池测试总是报警），右边的1代表主输入电消失；右边的0010中的1代表逆变

25、器（由于直流电消失）停止工作。附件六 GAMA UPS 的并机运行UPS两台以上并联运行（这里只讨论两台并联）近几年来应用的越来越多。其基本思想是每台UPS去总负载的二分之一，减轻了每台UPS的负载，相对满载运行可靠性有所提高；当一台UPS损坏时自动退出，另一台承担全部负载，又提高了整体的可靠性。这种联接方式被称为热冗余。一、 并机中环流的产生两台UPS并机运行中的环流历来是困扰电源稳定运行的难题。假定两台UPS输出存在相位差T，就某一瞬间t1，u1u2如图1。 图1 现在，两UPS同时向同一负载供电，如图2。 图2 根据基尔霍夫定律得到方程组：i1+ =u1-i1z1-z3=0 u2-z2-

26、z3=0三方程联立求解，得 = -/2现讨论如下：1. 空载时=0, = -。因为 ， 0。为负说明实际方向与标定方向相反，也就是说不是流向负载，而是流向内部，形成环流。环流破坏电源的稳定性，严重时会使损坏。2. 当负载较轻，即较小，或两电源差较大，也会出现负值，形成环流。同时，当电源阻抗较小时，环流有增大的趋势，这就是大功率电源轻载运行时环流问题十分突出的原因。3. 当时，两电源均匀向负载供电，不存在环流。4. 当两电源差固定，若负载电流增大到一定量时，为正，说明向负载供电，环流为零。公式说明，增大负载可有效地抑制环流。5. 仅仅是由于两电源的输出电压（两电源的相同差为0）引起的环流，总是保持一个方向；而由于相位差所造成的环流是相互的。GAMA UPS当电源阻抗为0.1倍负载阻抗时，由于相位差引起的环流有如下规律：相位差度延时=220V时，电压差 V环流占额定负载的百分比15649%2112818%42501636%上表中，电压差可由余弦定理推算出。理论和实践均证明，由于相位差引起的两机电位差4V时，环流占额定负载的9%，也就是说，必须加10%以上的负载，才能使系统进入稳态。综上所述，当负载低于10额定负载时，建议用户改为单机运行。